그림과 같이 길이 5m, 입구직경 (D_1) 30cm 상세 페이지

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1[소방설비기사(기계) 필기] 20년 1회차

그림과 같이 길이  $5m$ , 입구직경  $(D_1) 30cm$ , 출구직경  $(D_2) 16cm$ 인 직관을 수평면과  $30°$  기울어지게 설치하였다. 입구에서  $0.3m^3/s$ 로 유입되어 출구에서 대기중으로 분출된다면 입구에서의 압력 $(kPa)$ 은? (단, 대기는 표준대기압 상태이고 마찰손실은 없다)

102

24.5

228

127

해설

연속방정식으로  $V_1=\dfrac{0.3}{\frac{\pi}{4}(0.3)^2}=4.24$  m/s,  $V_2=\dfrac{0.3}{\frac{\pi}{4}(0.16)^2}=14.92$  m/s이고, 출구의 높이차는  $5\sin 30^\circ=2.5$  m이다.
마찰이 없으므로 베르누이식  $\dfrac{P_1}{\gamma}+\dfrac{V_1^2}{2g}=\dfrac{P_2}{\gamma}+\dfrac{V_2^2}{2g}+z_2$  에서 계기압력은  $P_1=\dfrac{\rho}{2}(V_2^2-V_1^2)+\rho g z_2=500(222.6-18.0)+1{,}000\times 9.81\times 2.5\approx 126.8$  kPa이다.
출구가 표준대기압으로 분출되므로 입구의 절대압력은  $126.8+101.3\approx 228$  kPa이 되어 ③ 228이 정답이다. ④ 127은 대기압을 더하지 않은 계기압력 값이다.

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